實驗6-集成計數(shù)器

1、電子技術實驗電子技術實驗集成計數(shù)器集成計數(shù)器v掌握計數(shù)器電路的基本原理；掌握計數(shù)器電路的基本原理；v熟悉集成計數(shù)器邏輯功能和各端的控制熟悉集成計數(shù)器邏輯功能和各端的控制作用；作用；v學會設計和使用計數(shù)器電路。學會設計和使用計數(shù)器電路。實驗目的實驗目的實驗原理實驗原理按進位方式，分為同步和異步計數(shù)器；按進位方式，分為同步和異步計數(shù)器； 按進位制，分為模二、模十和任意模計數(shù)器；按進位制，分為模二、模十和任意模計數(shù)器； 按邏輯功能，分為加法、減法和可逆計數(shù)器；按邏輯功能，分為加法、減法和可逆計數(shù)器；按集成度，分為小規(guī)模與中規(guī)模集成計數(shù)器；按集成度，分為小規(guī)模與中規(guī)模集成計數(shù)器；中規(guī)模集成計數(shù)器功能完

2、善，具有自擴展特性，所以通用中規(guī)模集成計數(shù)器功能完善，具有自擴展特性，所以通用性很強。因此要求學生能看懂功能表，并且能熟練集成計性很強。因此要求學生能看懂功能表，并且能熟練集成計數(shù)器。數(shù)器。實驗原理實驗原理7416074160：二：二- -十進制同步計數(shù)器十進制同步計數(shù)器, ,同步預置，異步清零同步預置，異步清零7416174161：四位二進制同步計數(shù)器，同步預置，異步清零：四位二進制同步計數(shù)器，同步預置，異步清零7416274162：二：二- -十進制同步計數(shù)器，同步預置，同步清零十進制同步計數(shù)器，同步預置，同步清零7416374163：四位二進制同步計數(shù)器，同步預置，異步清零：四位二進制同

3、步計數(shù)器，同步預置，異步清零74168 74168 ：二：二- -十進制加十進制加/ /減計數(shù)器，同步預置，無清零減計數(shù)器，同步預置，無清零7416974169：四位二進制加：四位二進制加/ /減計數(shù)器，同步預置，無清零減計數(shù)器，同步預置，無清零7419074190：二：二- -十進制加十進制加/ /減計數(shù)器，同步預置，無清零，單時鐘減計數(shù)器，同步預置，無清零，單時鐘7419174191：四位二進制加：四位二進制加/ /減計數(shù)器，異步預置，無清零，單時鐘減計數(shù)器，異步預置，無清零，單時鐘7419274192：二：二- -十進制加十進制加/ /減計數(shù)器，異步預置，清零，雙時鐘減計數(shù)器，異步預置，

4、清零，雙時鐘7419374193：四位二進制加：四位二進制加/ /減計數(shù)器，異步預置，清零，雙時鐘減計數(shù)器，異步預置，清零，雙時鐘實驗原理實驗原理74907490：二：二- -五五- -十進制異步計數(shù)器：無預置十進制異步計數(shù)器：無預置7429074290：二：二- -五五- -十進制異步計數(shù)器：無預置十進制異步計數(shù)器：無預置7419674196：二：二- -五五- -十進制異步計數(shù)器：可預置十進制異步計數(shù)器：可預置7419774197：二：二- -八八- -十六進制計數(shù)器，可預置十六進制計數(shù)器，可預置7419374193：二：二- -八八- -十六進制計數(shù)器，可預置，異步清零十六進制計數(shù)器，可

5、預置，異步清零74293 74293 ：二：二- -八八- -十六進制計數(shù)器，可預置，異步清零十六進制計數(shù)器，可預置，異步清零74927492：二：二- -八八- -十二進制計數(shù)器，異步清零十二進制計數(shù)器，異步清零74937493：雙四位二進制計數(shù)器，異步清零：雙四位二進制計數(shù)器，異步清零7439074390：雙二：雙二- -五五- -十進制計數(shù)器十進制計數(shù)器7449074490：雙二：雙二- -五五- -十進制計數(shù)器十進制計數(shù)器實驗原理實驗原理能夠?qū)斎氲臅r鐘信號進行計數(shù)，并能以并行方式輸出能夠?qū)斎氲臅r鐘信號進行計數(shù)，并能以并行方式輸出計數(shù)結果；計數(shù)結果；必須保證能記錄每一個時鐘脈沖；必須

6、保證能記錄每一個時鐘脈沖；可以同步或異步方式計數(shù)；可以同步或異步方式計數(shù)；能夠?qū)τ嫈?shù)器進行同步或異步復位；能夠?qū)τ嫈?shù)器進行同步或異步復位；能夠以并行方式對計數(shù)器進行數(shù)據(jù)輸入，稱為初始化；能夠以并行方式對計數(shù)器進行數(shù)據(jù)輸入，稱為初始化；可以提供計數(shù)器內(nèi)的并行數(shù)據(jù)讀出；可以提供計數(shù)器內(nèi)的并行數(shù)據(jù)讀出；實驗原理實驗原理管管腳腳功能功能管管腳腳功能功能1 1清零清零9 9置數(shù)信號置數(shù)信號2 2計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖1010使能使能3 3置數(shù)輸入置數(shù)輸入1111計數(shù)輸出計數(shù)輸出4 4置數(shù)輸入置數(shù)輸入1212計數(shù)輸出計數(shù)輸出5 5置數(shù)輸入置數(shù)輸入1313計數(shù)輸出計數(shù)輸出6 6置數(shù)輸入置數(shù)輸入1414計數(shù)輸出計數(shù)

7、輸出7 7使能使能1515進位輸出進位輸出8 8地地1616電源電源具有計數(shù)、保持、預置、和清零功能具有計數(shù)、保持、預置、和清零功能CLOCKCLEARENABLEPENABLETLOAD功能RIPPLECARRYOUTPUT0清零01011保持保持101保持01110置數(shù)1111計數(shù)1JC11KRQ0&1FF0G8G12G131JC11KRQ1&1FF1G9G14G15&1JC11KRQ2&1FF2G10G16G17&1JC11KRQ3&1FF3G11G18G19&CO&11&G1G5G2G6G4G7G20G3D0D1D

8、D23LDCPCRCTCT計數(shù)脈沖74160TP實驗原理實驗原理實驗原理實驗原理集成計數(shù)器可以加適當反饋電路后構成任意模值集成計數(shù)器可以加適當反饋電路后構成任意模值M M計數(shù)器。計數(shù)器。任意模值任意模值M M計數(shù)器設計原理：計數(shù)器設計原理：設：計數(shù)器的最大計數(shù)模值為設：計數(shù)器的最大計數(shù)模值為M,M,若要得到一個模值為若要得到一個模值為N(M)N(M)的計數(shù)器，則只要在的計數(shù)器，則只要在M M進制計數(shù)器的順序計數(shù)過程中，設進制計數(shù)器的順序計數(shù)過程中，設法跳過（法跳過（M-N)M-N)個狀態(tài)，只在個狀態(tài)，只在N N個狀態(tài)循環(huán)計數(shù)，就可以得個狀態(tài)循環(huán)計數(shù)，就可以得到計數(shù)模值不大于到計數(shù)模值不大于M

9、M的任意模值計數(shù)器。的任意模值計數(shù)器。通常中規(guī)模集成計數(shù)器都有清零、置數(shù)等多個控制端，因此通常中規(guī)模集成計數(shù)器都有清零、置數(shù)等多個控制端，因此實現(xiàn)任意實現(xiàn)任意M M計數(shù)的基本方法有兩種：清零法和置數(shù)法。計數(shù)的基本方法有兩種：清零法和置數(shù)法。實驗原理實驗原理. 置零法置零法: :異步零法異步零法：計數(shù)器從全零狀態(tài)開始計數(shù)，計滿：計數(shù)器從全零狀態(tài)開始計數(shù)，計滿M M個狀態(tài)產(chǎn)生個狀態(tài)產(chǎn)生置零信號，使計數(shù)器恢復到初態(tài)置零信號，使計數(shù)器恢復到初態(tài), ,然后再重復前面過程。然后再重復前面過程。假設：計數(shù)器最大計數(shù)值為假設：計數(shù)器最大計數(shù)值為M,M,當要求計數(shù)器計數(shù)模值為當要求計數(shù)器計數(shù)模值為N N時：計數(shù)

10、器在時：計數(shù)器在S0S0SN-1SN-1共共N N個狀態(tài)中工作，當計數(shù)器進入個狀態(tài)中工作，當計數(shù)器進入SNSN狀態(tài)時，利用狀態(tài)時，利用SNSN狀態(tài)進行譯碼產(chǎn)生置零信號并反饋到狀態(tài)進行譯碼產(chǎn)生置零信號并反饋到異步置零端，使計數(shù)器立即返回異步置零端，使計數(shù)器立即返回S0S0狀態(tài)。清置零信號狀態(tài)。清置零信號SNSN不計算在主循環(huán)內(nèi)不計算在主循環(huán)內(nèi),SN,SN是過渡態(tài)。是過渡態(tài)。同步置零法同步置零法: :計數(shù)器在計數(shù)器在S0S0SN-1SN-1共共N N個狀態(tài)中工作，當計數(shù)器個狀態(tài)中工作，當計數(shù)器進入進入SNSN1 1狀態(tài)時，利用狀態(tài)時，利用SNSN1 1狀態(tài)產(chǎn)生清零信號并反饋狀態(tài)產(chǎn)生清零信號并反饋到

11、同步置零端，要等下一個到同步置零端，要等下一個CPCP來到時，才完成置零動作，來到時，才完成置零動作，使計數(shù)器返回使計數(shù)器返回S0S0狀態(tài)。同步置零沒有過渡狀態(tài)。狀態(tài)。同步置零沒有過渡狀態(tài)。實驗原理實驗原理 . .置數(shù)法置數(shù)法: :置數(shù)法和置零法不同，由于置數(shù)操作可以在任意置數(shù)法和置零法不同，由于置數(shù)操作可以在任意狀態(tài)下進行，因此計數(shù)器不一定從全狀態(tài)下進行，因此計數(shù)器不一定從全0 0狀態(tài)開始計數(shù)。它狀態(tài)開始計數(shù)。它可以通過預置功能使計數(shù)器從某個預置狀態(tài)可以通過預置功能使計數(shù)器從某個預置狀態(tài)SiSi開始計數(shù)，開始計數(shù)，計滿計滿N N個狀態(tài)后產(chǎn)生置數(shù)信號，使計數(shù)器進入預置狀態(tài)個狀態(tài)后產(chǎn)生置數(shù)信號，

12、使計數(shù)器進入預置狀態(tài)SiSi，然后再重復前面過程。然后再重復前面過程。同步預置：置數(shù)（同步預置：置數(shù)（/LD)/LD)有效信號從有效信號從Si+N-1Si+N-1狀態(tài)譯出，等下一狀態(tài)譯出，等下一個個CPCP到來時，才將預置數(shù)置入計數(shù)器，計數(shù)器在到來時，才將預置數(shù)置入計數(shù)器，計數(shù)器在SiSi、Si+1Si+1、Si+N-1共共N N個狀態(tài)中循環(huán)。個狀態(tài)中循環(huán)。異步預置：置數(shù)（異步預置：置數(shù)（/LD)/LD)有效信號從有效信號從Si+NSi+N狀態(tài)譯出，當狀態(tài)譯出，當Si+NSi+N狀狀態(tài)一出現(xiàn)，置數(shù)信號立即就將預置數(shù)置入計數(shù)器，它不態(tài)一出現(xiàn)，置數(shù)信號立即就將預置數(shù)置入計數(shù)器，它不受受CPCP控制

13、，所以控制，所以Si+NSi+N狀態(tài)只在極短的瞬間出現(xiàn)。穩(wěn)定狀狀態(tài)只在極短的瞬間出現(xiàn)。穩(wěn)定狀態(tài)中不包含態(tài)中不包含Si+ NSi+ N。假設要設計一個假設要設計一個M853M853計數(shù)器計數(shù)器. .7416074160是是M10M10計數(shù)器，要實現(xiàn)模計數(shù)器，要實現(xiàn)模853853計數(shù)，須用三片計數(shù)，須用三片7416074160級聯(lián)。級聯(lián)。M = M1M = M1M2M2M3=10M3=10101010=100010=1000先設計先設計M1000M1000計數(shù)器，利用各片間進位信號快速傳遞方法，組計數(shù)器，利用各片間進位信號快速傳遞方法，組成計數(shù)模值為成計數(shù)模值為10001000計數(shù)器。當計數(shù)器計數(shù)

14、脈沖輸入到第計數(shù)器。當計數(shù)器計數(shù)脈沖輸入到第853853個個脈沖時產(chǎn)整體置脈沖時產(chǎn)整體置0 0信號，使計數(shù)器返回到初始狀態(tài)信號，使計數(shù)器返回到初始狀態(tài)00000000。計數(shù)范圍：計數(shù)范圍：0 0852852共共853853個狀態(tài)個狀態(tài)第第853853個狀態(tài)產(chǎn)生異步置個狀態(tài)產(chǎn)生異步置0 0譯碼信譯碼信號。號。所以第所以第853853個狀態(tài)不計算在主循環(huán)內(nèi)個狀態(tài)不計算在主循環(huán)內(nèi) 實驗原理實驗原理實驗原理實驗原理管管腳腳功能功能管管腳腳功能功能1 1計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖B B8 8計數(shù)輸出計數(shù)輸出2 2清零清零9 9計數(shù)輸出計數(shù)輸出3 3清零清零1010地地4 4空空1111計數(shù)輸出計數(shù)輸出5 5電源電

15、源1212計數(shù)輸出計數(shù)輸出6 6置置9 91313空空7 7置置9 91414計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖A A具有計數(shù)、保持、清零功能具有計數(shù)、保持、清零功能v1、以CP0(CPA)為計數(shù)脈沖，Q0(QA)為輸出，得到一位二進制計數(shù)器。v2、以CP1(CPB)為計數(shù)脈沖，Q3Q2Q1(QDQCQB)為輸出，得到5進制計數(shù)器，計數(shù)狀態(tài)為（Q3Q2Q1）：000、001、010、011、100，Q3為CP1的5分頻輸出。v3、R0(1)R0(2)為11時QDQCQBQA輸出為0000；R9(1)R9(2)為11時QDQCQBQA輸出為1001v8421BCD碼十進制計數(shù)器接法，輸出高位到低位的順序為QDQC

16、QBQA，QD為最高位。v5421BCD碼十進制計數(shù)器接法，輸出高位到低位的順序為QAQDQCQB，QA為最高位。84218421十進制計數(shù)電路圖：十進制計數(shù)電路圖：Q Q3 3是最高位是最高位CPQ0Q1Q2Q3CP1CP0S9AS9BR0AR0B7490實驗原理實驗原理Q Q0 0是最高位是最高位CPQ0Q1Q2Q3CP0CP1S9AS9BR0AR0B749054215421十進制計數(shù)電路圖：十進制計數(shù)電路圖：實驗原理實驗原理假設要設計一個假設要設計一個M853M853計數(shù)器計數(shù)器. .74907490可以連接成可以連接成M10M10計數(shù)器，要實現(xiàn)模計數(shù)器，要實現(xiàn)模853853計數(shù)，須用三

17、片計數(shù)，須用三片74907490級聯(lián)。級聯(lián)。M = M1M = M1M2M2M3=10M3=10101010=100010=1000先設計先設計M1000M1000計數(shù)器，利用各片間進位信號快速傳遞方法，組計數(shù)器，利用各片間進位信號快速傳遞方法，組成計數(shù)模值為成計數(shù)模值為10001000計數(shù)器。當計數(shù)器計數(shù)脈沖輸入到第計數(shù)器。當計數(shù)器計數(shù)脈沖輸入到第853853個個脈沖時產(chǎn)整體置脈沖時產(chǎn)整體置0 0信號，使計數(shù)器返回到初始狀態(tài)信號，使計數(shù)器返回到初始狀態(tài)00000000。計數(shù)范圍：計數(shù)范圍：0 0852852共共853853個狀態(tài)個狀態(tài)第第853853個狀態(tài)產(chǎn)生異步置個狀態(tài)產(chǎn)生異步置0 0譯碼

18、信譯碼信號。號。所以第所以第853853個狀態(tài)不計算在主循環(huán)內(nèi)個狀態(tài)不計算在主循環(huán)內(nèi) 實驗原理實驗原理實驗操作實驗操作CPCP用點脈沖輸入，用點脈沖輸入，Q QA A、Q QB B、Q QC C、Q QD D、Q QCCCC接發(fā)光二極管顯示，測接發(fā)光二極管顯示，測量芯片的計數(shù)長度，并畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。量芯片的計數(shù)長度，并畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。實驗操作實驗操作自行設計由兩片自行設計由兩片7416074160構成的同步六十進制計數(shù)器電路。要求構成的同步六十進制計數(shù)器電路。要求用點脈沖輸入。輸出接數(shù)碼管顯示，記錄數(shù)據(jù)。用點脈沖輸入。輸出接數(shù)碼管顯示，記錄數(shù)據(jù)?？烧{(diào)連續(xù)可調(diào)連續(xù)脈沖脈沖數(shù)碼管數(shù)碼管輸出接譯輸出接譯碼器碼器實驗操作實驗操作CPCP用點脈沖輸入，用點脈沖輸入，Q QA A、Q QB B、Q QC C、Q QD D接發(fā)光二極管顯示，測量芯接發(fā)光二極管顯示，測量芯片的計數(shù)長度，并畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，指